BIM 技術(shù)在城市地下綜合管廊施工中的應(yīng)用

趙曉燕

（云南航都綜合開發(fā)有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

城市綜合管廊是城市發(fā)展過程中，集中敷設(shè)市政管線的公共隧道，是對城市各類管線進行綜合維護保養(yǎng)的重要場所，能夠?qū)鹘y(tǒng)的管線敷設(shè)問題進行良好解決，是構(gòu)成城市合理運營的重要基礎(chǔ)性設(shè)施。近些年的BIM 技術(shù)正在快速發(fā)展，實現(xiàn)了工程項目管理的科學(xué)化、流程化發(fā)展，也為城市市政工程項目管理提供一定的借鑒。本次研究以瑞麗市瑞麗大道至畹町WD45號路的地下綜合管廊項目為例，對相關(guān)理論基礎(chǔ)進行簡要分析，重點分析了BIM 技術(shù)在綜合管廊施工中的具體應(yīng)用。

1 城市地下綜合管廊的基本概述

對于城市地下綜合管廊而言，因受到內(nèi)部空間局限和不可視化的影響，使得施工處于較大難度水平，一旦發(fā)生故障很容易造成一系列的不良反應(yīng)。加之，此種工程項目的管線多且密、施工單位過多、施工時間較長，傳統(tǒng)施工技術(shù)無法對施工環(huán)節(jié)進行密切的管理和控制，易引發(fā)各類問題。將BIM 技術(shù)引入其中，可為地下綜合管廊施工制定合理的方案，并發(fā)揮出實時監(jiān)控的作用，不僅可以降低施工的難度，也可以從源頭上降低施工安全風(fēng)險[1]。

2 BIM 施工技術(shù)概述

BIM 技術(shù)是將各種數(shù)據(jù)內(nèi)容作為基礎(chǔ)，以3D 立體化的建筑模型為主要的手段，突出了可視化模型特征，讓建筑信息的準確性得到了有效提升，將其應(yīng)用在建筑工程項目當中，可為各個參與方提供有效的合作平臺[2]。BIM 技術(shù)經(jīng)過一定的發(fā)展，已經(jīng)形成了多種功功能，相關(guān)軟件的應(yīng)用也會依據(jù)功能的不同細分出多項內(nèi)容，如核心建模軟件、施工管理類軟件以及文件分享和協(xié)同軟件等。與傳統(tǒng)的制圖軟件相比，BIM 技術(shù)所使用的各類軟件具備更多樣化的功能，不僅可以提供一定的信息說明，同時也可賦予相應(yīng)的量值，為項目提供更好的服務(wù)[3]。在實際的應(yīng)用中，專業(yè)的技術(shù)人員可依據(jù)不同的目的，實現(xiàn)不同軟件的整合，將二維化的模型轉(zhuǎn)化為可視性的三維模型，通過此種方式展示具體的設(shè)計與模擬成果，為施工提供科學(xué)、有效的指導(dǎo)，在提升施工質(zhì)量、效率方面發(fā)揮出重要價值。

3 BIM 技術(shù)在城市地下綜合管廊施工中的應(yīng)用

3.1 工程項目簡介

本次地下綜合管廊施工項目主要位于瑞麗市，該標段為瑞麗大道至畹町WD45 號路（圖1），全長為15.64km，總投資約為11.17 億元人民幣。該項目建設(shè)的城市綜合管廊需在沿線穿（跨）越較多的障礙物，包括瑞麗江、排水箱涵、現(xiàn)狀鐵路等。項目以綜合管廊的全局規(guī)劃作為基礎(chǔ)，對控制中心、變電所以及消防泵所進行科學(xué)選址。此次項目將BIM 技術(shù)充分應(yīng)用其中，并積極采取了多項節(jié)能環(huán)保的措施，實現(xiàn)了建筑與生態(tài)空間良好融合。

圖1 地下綜合管廊施工

3.2 施工設(shè)計階段

3.2.1 各專業(yè)模型構(gòu)建

在開展正式施工工作之前，需以工程項目的實際情況為主要依據(jù)，將BIM 建模技術(shù)引入地下綜合管廊的設(shè)計階段，一般是利用Revit 軟件完成相關(guān)的建模工作。具體而言建模的范圍包括基槽、靜壓鋼板樁、管廊主體結(jié)構(gòu)、構(gòu)筑物鋼筋體系等，并且要達到BIM 模型深度所劃分的等級標準（LOD300 級），讓整個模型的構(gòu)建都可為后續(xù)的施工提供有效的指導(dǎo)。

3.2.2 碰撞檢測與優(yōu)化

碰撞檢測一般是將Revit 和Navisworks 兩個軟件作為主要的測試依據(jù)，以此種檢測方式地下管線中的機電設(shè)備與結(jié)構(gòu)之間的碰撞問題實施檢測，形成可為后續(xù)設(shè)計提供指導(dǎo)的相關(guān)分析報告，讓施工設(shè)計可得到科學(xué)的調(diào)整與優(yōu)化。此外，綜合管廊中的管線穿插較為頻繁，管線標高人容易受到碰撞問題的現(xiàn)象，而BIM技術(shù)可以輔助查看支管信息，并對管道間的距離進行精確測量，獲得最優(yōu)設(shè)計方案。碰撞檢測不僅具有極大的針對性，還能為整個施工項目的效率提升提供足夠的依據(jù)。將BIM 中心文件作為基礎(chǔ)，形成設(shè)計與施工的一體化模型，經(jīng)過一定的檢測與優(yōu)化之后，可讓二者之間形成為無縫連接的良好態(tài)勢，讓設(shè)計與施工的關(guān)系從原先的單向化、不可逆性，朝著流動化、靈活性的方向發(fā)展，不斷加深設(shè)計與施工兩個環(huán)節(jié)的融合，讓設(shè)計可執(zhí)行性得到了很大的提升。

3.2.3 清拆檢查

傳統(tǒng)的二維建筑內(nèi)部參數(shù)信息已經(jīng)無法滿足狹長管廊內(nèi)部凈空、檢修通道等空間設(shè)計的有效計算，因此需要將BIM 技術(shù)中的Revit 軟件作為檢查的重要方式，通過完善管廊模型來實現(xiàn)對城市綜合管廊內(nèi)部空間檢修。此外還要將VR 技術(shù)引入其中，以綜合艙BIM 模型為底，實現(xiàn)BIM 技術(shù)與VR 設(shè)備的無縫連接，讓施工人員以第一視角漫游或第三人行走的模式，對管廊內(nèi)部結(jié)構(gòu)與管道之間的空間關(guān)系進行熟悉，便于檢查和校核工作的實施，方便提早制定相應(yīng)的應(yīng)對預(yù)案。

3.3 施工準備階段

3.3.1 施工場地的布置

將BIM 模型融入現(xiàn)場平面布置的相應(yīng)設(shè)計中，可將完善的信息數(shù)據(jù)錄入其中，對各個環(huán)節(jié)的內(nèi)容進行明確和復(fù)核，可選出最佳的平面布置的設(shè)計方案，為后續(xù)施工提供良好基礎(chǔ)。在開展具體施工之前，一般需要對施工場地進行合理布置，包括著場地布局、設(shè)施布設(shè)等相關(guān)內(nèi)容。傳統(tǒng)的施工場地布設(shè)大多為二維布設(shè)方式，由平面圖紙設(shè)計作為主要的依據(jù)。而BIM 技術(shù)的引入，可將二維化的場地布置轉(zhuǎn)換三維化的模型構(gòu)建，為施工現(xiàn)場的布局和設(shè)施的布置與安裝提供一個可視化的模型信息。BIM 施工現(xiàn)場模型布置需以現(xiàn)場的基本情況和各區(qū)域的布置要求為基礎(chǔ)，形成相應(yīng)的模型，然后通過可視化的模型對場地的區(qū)域布局、道路設(shè)計、管線布置以及設(shè)施布設(shè)等進行對比和調(diào)整，將其提供給相關(guān)方并生成場地布置平面圖和明細表。通過此種方式，可發(fā)揮出較好的指導(dǎo)性作用，盡可能地減少材料的二次搬運，并提升了臨時用地的使用率，在提升運輸效率方面也可發(fā)揮出重要作用。

3.3.2 施工方案的模擬

在開展地下綜合管廊的施工過程中，不同施工階段的包含的各種因素都處于時刻變化的過程中，因此也會呈現(xiàn)出不同的施工特點。面對此種情況，如何選擇合適的施工方案成為具體施工之前格外關(guān)注的問題。將BIM 技術(shù)引入其中，可將其作為輔助技術(shù)，將專項的施工方案作為基礎(chǔ)，對BIM 模型的可視化特征進行充分利用，通過方案模擬的方式，將其中的各類信息都直觀地展示給相關(guān)人員，為其決策提供較為科學(xué)的依據(jù)。在具體的實時過程中，可依據(jù)實際施工工序形成施工動畫，將其與各類資源的配置計劃有機的關(guān)聯(lián)在一起，通過動態(tài)模擬的方式對實際的施工方案進行調(diào)整，并向相關(guān)方提供數(shù)據(jù)分析的報告和優(yōu)化的方案。利用此種方式，可對方案的可執(zhí)行性和有效性進行有效的檢驗，對整個工程手續(xù)的施工進度和施工效率都會產(chǎn)生較好的保障。

3.3.3 生成施工圖

將工程項目的施工計劃和施工方案作為依據(jù)，對BIM 進行進一步的細化和深化，得到級別更高的BIM模型（LOD350 級），其中包含著工程的實體信息，由相關(guān)的設(shè)計人員依據(jù)行業(yè)標準和國家標準，并與實際的施工經(jīng)驗結(jié)合在一起，對所形成的模型作進一步的調(diào)整和優(yōu)化，經(jīng)過參建各方的審核之后，就可生成二維深化施工圖，為相關(guān)方提供相應(yīng)的指導(dǎo)。

3.4 具體施工階段

3.4.1 施工工程量的計算

BIM 技術(shù)可通過模擬的方式對實體的建筑模型進行展示，同時也能對其實際的工程量進行一定的計算。一般來說，不同的BIM 模型可導(dǎo)出不同項目分項的工程量，同時是還可通過調(diào)整某個參數(shù)的方式實現(xiàn)局部的工程兩修改，不需要專門的工作人員對其進行變更，就可實現(xiàn)自動化的調(diào)整。BIM 技術(shù)的應(yīng)用一方面可緩解設(shè)計人員的負擔，另一方面也為后續(xù)的項目施工打下了堅實的基礎(chǔ)。

3.4.2 施工工期的管理

地下綜合管廊施工是城市化進程不斷加快的重要產(chǎn)物，可發(fā)揮出環(huán)節(jié)擁堵交通的重要作用，對后續(xù)的市政管線施工產(chǎn)生直接性的影響，因此需要對其施工工期的控制進行關(guān)注。將BIM 技術(shù)應(yīng)用在其中，可通過編制施工模擬動畫的方式，對各個施工環(huán)節(jié)都進行精確的劃分，以可視化的方式實現(xiàn)資源的合理配置。另外，還可將BIM 技術(shù)作為基礎(chǔ)，展開虛擬化施工，并以此為依據(jù)對施工中可能會出現(xiàn)的各種問題和后果進行預(yù)判，針對影響施工進度的問題做好及時解決，避免對后續(xù)的施工產(chǎn)生不良影響。

3.4.3 施工材料的管理

地下綜合管廊施工的過程中會涉及大量的數(shù)據(jù)信息，將BIM 技術(shù)應(yīng)用在其中，可幫助相關(guān)技術(shù)人員更好地掌握相關(guān)的信息內(nèi)容。材料作為施工中的重要組成，物資采購的合理性和科學(xué)性都是直接影響施工項目的重要內(nèi)容。BIM 技術(shù)的引入為物資管理部門提供了一定的技術(shù)支撐，將可視化的工程進度數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，提升了物資采買和申領(lǐng)的科學(xué)性，最大限度地減少了資源的浪費，同時也兼顧了成本方面的控制，彰顯出了重要的應(yīng)用價值。

3.4.4 施工成本的管理

BIM 技術(shù)的應(yīng)用可幫助施工項目減少不必要的成本支出，提高施工成本管控的質(zhì)量。在開展施工的過程中，需要地下綜合管廊的相關(guān)數(shù)據(jù)資料都輸入至BIM模型中，然后將已經(jīng)計算出的工程量、材料價格等數(shù)據(jù)作為主要的依據(jù)，對本次項目的成本信息進行計算。BIM 模型主要依靠模擬與仿真的技術(shù)實現(xiàn)對不同方案的預(yù)算比對，一般是在保證施工質(zhì)量、滿足施工要求和進度的同時，盡可能地選擇性價比最高的施工方案。對于地下綜合管廊的施工而言，其本身具有環(huán)境復(fù)雜的特點，在施工的過程中極易受到多種因素的影響，出現(xiàn)成本變更的可能性也比較高，因此也需要對成本變更的問題進行關(guān)注。將BIM 技術(shù)引入其中，可將變更的數(shù)據(jù)錄入模型當中，計算出工程量和造價的變化，以此為依據(jù)提供給相關(guān)的施工單位，及時根據(jù)成本變動作出相應(yīng)的施工調(diào)整，盡可能地避免出現(xiàn)預(yù)算超支的現(xiàn)象。

3.4.5 施工安全的管理

對于地下綜合管廊而言，其施工會與不同的單位和部門產(chǎn)生交叉性作業(yè)，這就導(dǎo)致施工現(xiàn)場環(huán)境處于較為復(fù)雜的狀態(tài)當中，經(jīng)常會有多種設(shè)備同時工作，多類施工人員同時工作等現(xiàn)象，在一定程度上加劇了施工安全隱患的出現(xiàn)概率。將BIM 技術(shù)應(yīng)用在綜合管廊的施工當中，可形成智慧化的安全管理平臺，能夠?qū)⑹┕がF(xiàn)場的實際情況作出有效的模擬，并以實際的施工需求作為主要依據(jù)，實現(xiàn)對各類資源的合理化分配，盡可能地降低不同專業(yè)在施工過程中可能會出現(xiàn)的安全隱患問題。此外，將RFID 技術(shù)應(yīng)用在管廊的綜合管理中，可發(fā)揮出實時監(jiān)控的重要作用，并在此種情況下將相關(guān)的數(shù)據(jù)內(nèi)容都快速的傳輸?shù)紹IM 模型中，將其與實際施工數(shù)據(jù)進行一定的對比之后就可發(fā)現(xiàn)其中的一些安全問題，方便相關(guān)人員對現(xiàn)場施工情況作出整體化的而分析，并對問題及時作出預(yù)警，采取相應(yīng)的處理措施予以應(yīng)對，避免安全問題的進一步擴大。

3.5 竣工驗收階段

BIM 技術(shù)在工程項目的竣工驗收環(huán)節(jié)也發(fā)揮著非常重要的作用。項目完成施工之后，可與BIM 模型進行一定的對比，通過此種方式尋找出二者存在的差異，并對其產(chǎn)生原因進行分析，及早督促相關(guān)單位做好處理，避免對整個綜合廊橋工程質(zhì)量和安全性造成不利影響。此外，BIM 技術(shù)可以與云平臺進行有效的結(jié)合，會形成內(nèi)置施工關(guān)鍵信息的二維碼，只需要粘貼在相應(yīng)的區(qū)域，就可實現(xiàn)技術(shù)人員的直接掃描與查詢，對重點區(qū)域的預(yù)埋件位置進行明確，方便開展相關(guān)的檢查工作，讓整體的施工效果得以保障。

4 結(jié)語

總之，BIM 技術(shù)已經(jīng)是我國建筑工程項目中的常用技術(shù)類型，將其應(yīng)用在城市市政綜合管廊的建設(shè)施工當中，可充分的發(fā)揮出BIM 技術(shù)的優(yōu)勢特點，為城市綜合管廊的設(shè)計、準備、施工以及竣工作出一定模擬與優(yōu)化，發(fā)揮出科學(xué)化、流程化的管理效果，降低施工的難度，并減少各類問題出現(xiàn)的概率，使市政工程項目施工更安全，更有效率。